Abstract FR:

Dans ce memoire sont presentees plusieurs methodes de refroidissement d'atomes de cesium confines dans un piege optique a faible taux de diffusion, le piege dipolaire croise. Le piege est constitue de deux faisceaux focalises croises issus d'un laser nd : yag. Les atomes, dans l'un des sous-niveaux hyperfins de l'etat fondamental, restent confines au croisement des foyers pendant une a deux secondes. Les densites accessibles sont elevees (10 1 2 atomes/cm 3 environ). Pour manipuler ces atomes, on utilise la transition raman stimulee a deux photons entre les etats hyperfins. Une nouvelle forme d'impulsion tres efficace reposant sur un transfert adiabatique entre ces niveaux a ete mise au point au cours de ce travail. Cette impulsion est utilisee dans toutes les experiences de refroidissement decrites dans cette these. Dans une premiere serie d'experiences, on superpose au piege un reseau interferentiel unidimensionnel de pas comparable a la longueur d'onde optique. On peut resoudre la structure vibrationnelle induite avec les transitions raman. Les atomes sont refroidis dans ce reseau par le methode du refroidissement par bandes laterales initialement developpee pour les ions et appliquee pour la premiere fois ici aux atomes neutres. On prepare ainsi un echantillon d'atomes froids avec 90% des atomes dans le niveau fondamental du reseau. Cette these presente egalement les resultats obtenus sur les atomes pieges par refroidissement raman. Cette technique, tres efficace a une dimension sur les atomes libres, est etendue a trois dimensions sur des atomes pieges, polarises ou non. On a developpe ici une methode permettant simultanement de polariser et de refroidir les atomes en utilisant la transition raman. On obtient des temperatures de l'ordre de 2 k avec des densites atomiques de l'ordre de 10 1 2 atomes/cm 3, ce qui represente un gain de trois a quatre ordres de grandeur par rapport a un piege magneto-optique. On montre que la limite atteinte est due a la reabsorption par les atomes refroidis de photons resonnants issus du repompage. En reduisant la densite atomique, on limite la reabsorption, ce qui permet d'atteindre des temperatures encore plus basses (680 nk).